农科专业基础化学实验教学新模式

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摘要：高等院校农科专业开设无机化学、有机化学、物理化学和分析化学等基础化学理论课程，而其相对应的实验就是基础化学实验课。然而，当前农科专业基础化学实验教学存在诸多问题，如教学地位不匹配、教学目标分散、教学方法、教学过程和评价方式单一、教学资源有待增加等。针对上述问题，将基于新农科建设需求，急需对农科专业基础化学实验教学进行改革，并提出了适应新时代发展的基础化学实验新模式。

关键词：新农科；基础化学实验；课程思政；教学模式

新时代，新使命，新农科，新征程。新时代赋予了高等农林教育新的历史使命和难得的发展机遇。自2019年6月以来，由多所涉农高校共同提出的“北大仓行动”“安吉共识”拉开了我国新农科建设的序幕，同时也为深化高等农林教育教学改革提供了具体行动实施方案[1]。我国是农业大国，加强新农科建设，就是要适应我国现代农业产业升级发展需求，推进农科与其他学科交叉融合，为培养视野开阔、知识面宽、创新探究能力强、综合素质高的现代农业领军人才而奋斗，提升涉农学科科研和国际合作能力，不断增加我国高等农业教育的国际竞争力。基础化学实验课是高等院校农科专业重要的专业基础课程，涉及无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验等四门基础化学实验课程内容，知识点涉及广，而且基础化学实验课程的学习会对后续农科其余专业课学习产生深远的影响[2]。基础化学实验的课程体系需要打破原有的以学科为中心的课程结构，实现学科综合，知识与能力的综合，按照基础技能实验、基础化学实验、综合化学实验和独立设计实验的不同层次，把原来的四门化学实验基础课程重新组合成独立的《基础化学实验》课程。因此，本文在基于新时代背景下，提出构建基础化学实验教学新模式，力争培养农科专业的学生对化学基本理论和概念的理解，提高灵活运用化学原理解决农科专业实际问题的能力，以及养成良好的实验习惯，树立严谨的科学态度等方面具有重要作用。

1农科专业基础化学实验课程现状

基础化学实验是作为高等院校农科相关专业的一门基础必修课程，是培养创新型农林新人才组成内容[3]。基础化学实验是基础化学理论教学的重要组成部分，主要学习化学基本原理、基本操作和实验探究，是对涉农专业学生动手能力、收集证据和实验探究的培养实验。例如无机化学实验中的结晶与重结晶、分析化学中的有机化学中的色谱分析法、茶叶中有效成分的提取与检测、使用薄层色谱法分离苏丹Ⅲ和偶氮苯、制备肉桂酸、β-胡萝卜素分离和含量测定等实验[4]。基础化学实验不仅是大学化学综合化学习的基础，同时也是学习农学的基础，所以在本科农林化学实验教学中占据着重要地位。但在“新农科”背景下，涉农专业基础化学实验教学还是存在一些问题，基于此本文将总结农科专业基础化学实验存在问题及探讨相应的实验教学改革策略。

1.1教学地位不适配

实验课隶属于理论课，与实验教学的应有地位极不相称。基础化学是以实验为基础学科但在课程的设置中，由于基础化学实验依附于理论课程的教学体系，导致基础化学实验教学常常不受重视。许多涉农高校普遍存在“重理论，轻实践”的思想，导致学生在进行基础化学实验时过于依附于书本，只是按照书本操作，而没有进行自己的实验思考和实验探究，甚至有部分学生在进行基础化学实验时草草了事，只是为完成实验报告。总之，“重理论，轻实验”的思想不利于发挥基础化学实验教学在素质教育和创新探究能力培养中的重要作用。

1.2教学目标分散

大多数的涉农高校无机化学、有机化学、分析化学及物理化学四大化学实验还是采用分开教学的方式，但是四大化学并不是完整独立的个体。四大化学虽然侧重点不同，但是它们之间也是存在联系的，例如无机化学实验的仪器操作在有机化学实验中也需要涉及，若将两次的仪器使用操作介绍两次，势必会给学校资源造成浪费。而现阶段，四大化学的教学目标过于独立和分散，缺乏对化学实验自身原理与方法的整体认识，而且在实验教学内容安排上难免有重复、脱节之处。由于四大化学实验之间有相互的联系之处，可将四大化学实验通过合理的整合形成基础化学实验，在保证教学内容不变的前提下，整合教学目标，教学内容不出现重复、脱节之处，同时合理利用实验教学资源。

1.3教学方法和教学过程单一

在传统实验课堂中，主要由教师讲解化学实验原理、步骤、方法等，学生按照一定实验方法和步骤进行化学实验，依赖于教师和教材，思维固定，而这种机械性的、灌输式的教学模式并没有充分调动学生的主观能动性，导致学生不积极思考问题，不能主动发现、分析和解决化学问题的方法[5]，这样没有充分发展学生的动手实践和实验创新探究的能力。在高校化学实验教学中普遍存在的问题是教学过程单一，还是主要以教师的讲为主，教师在学生进行实验前讲解实验原理和基本操作，学生机械地按照教师的讲解和书本步骤进行实验，在实验中没有自己的思考，甚至可以说学生没有和教师形成互动，教师的讲和学生的学完全是两个分开的过程，违背了“以学生为主体”的教育思想。可以在实验教学中让学生做课堂的主人，采用两人一组的方式让学生进行演示实验、预测实验现象、讨论等。

1.4教学资源缺乏

由于受到条件、经济、安全环保等方面因素的限制，部分大学化学实验资源存在一些问题，主要有以下几个方面，一是化学实验室的数量不足，部分学校由于资金或其他方面的影响，所具有的化学实验室的数量不能满足实际化学实验教学的需要，因此会限制学生开展化学实验操作的机会；二是化学实验设备陈旧落后和药品更换不及时，部分学校的化学实验设备更换的周期比较长，跟不上当前的形势，并且存在一定的安全隐患[6]。实验室设备缺乏学生对实际生产中的装置、模式缺乏体验和认识。尤其是在安全生产方面学生无法获得亲临现场的机会，这必将导致学生在安全生产方面意识淡薄，缺乏应急处理能力。

1.5考评方式单一

大部分涉农高校针对化学实验考查方式主要通过实验报告和考核实验来考查学生的化学实验情况，此时学生会产生惰性行为，不以为然地面对平时的化学实验，只是认真的准备考核实验，而没有好好准备及了解平时的化学实验操作及原理，不利于涉农专业学生进一步学习专业知识。因此，在“新农科”背景下，针对基础化学教学改革非常重要的一点就是化学实验考核方式的改革，在实际的化学实验教学中可以使用虚拟仿真平台，可通过平台查看学生的使用情况、实验操作扣分情况、问题思考及探究等方面，可从多个角度对学生的化学实验进行考核，考核方式多元。

2农科专业基础化学实验教学新模式

目前我国已进入新时代，社会经济以及形态都发生了较大的变化，自然教育事业也要紧跟时代步伐进行改革，所以对于农科专业，提出“新农科”建设。“新农科”时代的来临势必会造成农科专业传统基础化学实验教学无法满足当今教学要求[7]。因此为了解决现阶段的教学弊端，高等院校涉农专业必须要结合自己的实际状况，对基础化学实验课程进行教学改革，从而保证基础化学实验能够在农科专业学生学习生涯中发挥着重要作用。《基础化学实验》在教学过程中，顺应当前教学改革的方向，注重理论联系实际，不断改革教学内容、教学方法和教学手段，建立虚实交互的基础化学实验教学模式，体现知识与能力的综合性和完整性，强化传统知识与现代技术的融合，符合21世纪新农科人才的培养目标。

2.1制定新的教学大纲

教学大纲是一门课程的教学纲要，教学大纲对教学目的、教学内容、教学过程及学生需要达到的水平进行了规定，教师在授课过程中也会按照教学大纲的安排进行授课[8]。在“新农科”背景下，传统的基础化学实验教学大纲已经不能满足现代农业对专业人才的需求，应在基础化学理论教学大纲基础上，设立符合新农科对人才需求的独立基础实验教学大纲。根据新农科各专业发展需求以及农科专业学生应该具备的化学实验能力，对现有的教学大纲和专业培养计划进行修订。可按模块设置教学内容，保证学生能够根据自身的专业需要和化学实验能力的要求，有步骤分阶段地学习。

2.2建立新的实验教学体系

基础化学实验包含无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验，这四部分实验并不是完全割裂开来的，需要将四大化学实验整合成一个完整的实验体系。立足于推进新农科建设，培养现代新型农林人才，将传统的无机化学实验、分析化学实验、有机化学实验和物理化学实验等课程进行整合与优化，实现四大基础化学的有机融合，优化、综合实验教学内容，避免重复和脱节现象。根据学生专业所需的化学实验能力，修订基础化学实验课程教学大纲。优化实验教学内容，更新部分实验教学项目，增加综合性和设计性实验。根据专业类别设置不同模块，例如验证性实验、探究性实验、创新性实验等。在保证学生掌握基本化学实验知识和操作的基础上，可以进行部分选修实验，可以给学有余力的同学进行一个实验难度的提高，有步骤分阶段地进行学习，同时也可以满足因材施教的原理。

2.3构建移动信息化网络教学平台

当前，数字化时代已经到来，构建移动信息化网络平台也必然是水到渠成。建立课程网络教学平台，实现课程大纲、课程目标、习题库和实验教学课件等网络教学资源的建设[9]。改革传统的教学模式，充分体现“即时学习”“片段化学习”的移动学习特点，录制适合移动端播放的“小而精”的课程实验微视频、动画等，丰富课程教学手段，使学生能够“随时随地学”，激发学生学习化学的兴趣。也可建立在线开放课程，让同学们都可以参与到整个课程中来，从而进一步提高课堂教学质量和课堂教学效率，利用移动信息化教学手段，进一步构建师生交互的网络教学平台，使每个同学都能够随时随地学习与化学有关的知识。

2.4建立虚拟仿真实验教学平台

由于各种限制，部分学校可能不具备大型或先进设备，这样会造成学生不能够体会到新颖的设备，不能感悟化学前沿，因此需要建立虚拟仿真实验教学平台。利用现代化教学手段，建立课程虚拟仿真实验库，增加“练习模式”“考试模式”等模块，实现虚实有机融合。学生利用虚拟仿真实验教学平台，完成课前预习、课堂实验、课后报告、交流与讨论等环节。教师通过平台记录下的学生操作次数、操作时间、操作情况及扣分记录等，更全面地掌握学生完成虚拟仿真实验的情况，加强过程考核，有利于实时对学生实验效果进行更全面、客观地评价。采用3D技术，搭建虚拟仿真实验教学平台，使学生置于仿真环境中，充分调动视觉感受，提高学生的学习效率。设立“练习模式”“考试模式”等模块，软件可以根据学生在场景画面上的互动，记录每步操作，并统计操作次数、时间以及扣分情况，准确地统计学生的每一步骤成绩，实现实验课程的仿真练习与操作考核，使得教师更加直观、省时、高效便捷地掌握学生的实验操作情况，准确判断学生对实验的掌握程度，有助于帮助教师实现过程性考核。

3结束语

“新农科”背景下，涉农专业基础化学实验教学改革也刻不容缓。面对基础化学实验教学存在的问题提出多种解决策略，可为涉农高校提供建议。注重基础化学实验教学为农科专业知识的学习夯实基础，不仅让学生学会如何将基础化学实验知识用于农科专业，而且对学生学习后续专业性课程起到很好的支撑作用。基础化学实验是培养学生良好的工作习惯和工作习惯以及发现问题、分析问题和解决问题的能力单一门学科。而构建基础化学实验的新模式也迫在眉睫，在有效地激发学生潜能，提高农科基础化学实验教学效果具有重要作用。

作者:秦玉娇 赵琨 陶菲菲 张玉 单位:绍兴文理学院化学化工学院